Spis treści
1. Cyfrowy zapis i synteza dzwięku.......................................................................... 2
2. Schemat blokowy i zadania karty dzwiękowej ............................................... 4
UTK. Karty dzwiękowe. 1
1. Cyfrowy zapis i synteza dzwięku
Proces kodowania informacji analogowej, czyli ciągłej, jaką jest dzwięk wymaga
realizacji kilku etapów:
" próbkowanie, polegające na cyklicznym sprawdzaniu wartości przebiegu analogowego i
zwykle czasowym zapamiętaniu tej wartości,
" kwantyzacja, polegająca na podziale całego obszaru zmienności wielkości analogowej na
określoną ilość podziałów i stwierdzeniu, w którym przedziale znajduje się dana próbka,
" kodowanie, polegające na przyporządkowaniu ka\demu przedziałowi zmienności
wielkości analogowej określonej kombinacji zero-jedynkowej i podaniu kodu tego
przedziału, w którym znajduje się nasza próbka.
Interpretacja wy\ej przedstawionych operacji przedstawiona jest na rysunku 9.1.
adres
011 101 101 100 011 001 000 000 001 011 101 101 101 011
Pamięć
Rysunek 11.1. Przedstawienie przebiegu analogowego na cyfrowy
Przedstawienie informacji analogowej w postaci dyskretnej jest jednak pewnym
przybli\eniem, co ilustruje rysunek 9.2. Gruba linia reprezentuje przebieg po zdigitalizowaniu
(czyli przetworzeniu na wartości cyfrowe).
Im więcej przedziałów, na które dzielimy przebieg analogowy, tym dokładniejsze jest
jego odtworzenie. Zwiększenie ilości przedziałów wymaga jednak większej ilości słów
kodowych potrzebnych do ich oznaczenia. Ilość kombinacji ciągów zero-jedynkowych zale\y
od ich długości i wynosi 2n. Dlatego te\ dokładność przetwarzania związana jest z ilością
bitów, których u\ywamy do zapisywania wyniku przetwarzania. Przykładowo u\ywając 8
bitów mo\emy ponumerować 256 przedziałów kwantowania. Przy u\yciu 16 bitów
przedziałów tych mo\emy u\yć 65 536.
Rysunek 9.2. Ilustracja błędu digitalizacji
Ilość bitów decyduje tak\e o wa\nym parametrze akustycznym zwanym dynamiką.
Dynamika jest stosunkiem najsilniejszego sygnału do najsłabszego, jaki jest w stanie
odtworzyć dane urządzenie akustyczne. Zwykle jest to jednocześnie stosunek maksymalnego
UTK. Karty dzwiękowe. 2
sygnału do szumu. Dla dzwięku cyfrowego dynamika zale\y w sposób oczywisty od długości
słowa zapisującego amplitudę dzwięku, bowiem stosunek maksymalnego sygnału do
minimalnego to maksymalna wartość cyfrowa równa 2n do 1-go bitu. Długość słowa 16-
bitowego gwarantuje dynamikę 95 dB, która jest osiągana jedynie przez bardzo dobre zródła
sygnału akustycznego, na przykład przez odtwarzacze płyt CD.
Innym istotnym parametrem przetwarzania przebiegu analogowego na cyfrowy jest
częstotliwość, z jaką sprawdzamy jego wartość, czyli tak zwana częstotliwość próbkowania.
Decyduje ona o tym jak szybkozmienny przebieg jesteśmy w stanie scyfryzować. Ilustruje to
rysunek.
Rysunek 9.3. Ilustracja znaczenia częstotliwości próbkowania
Na rysunku widać, \e próbkowanie przebiegów 1 i 2 da w przyblizeniu takie same
wyniki, czyli \e zostaną zapisane te same rezultaty, podczas gdy w rzeczywistości przebieg 2
ma częstotliwość czterokrotnie większą od przebiegu 1. Powodem jest zbyt mała
częstotliwość sprawdzania przebiegu w drugim przypadku. W teorii sygnałów istnieje tak
zwane twierdzenie o próbkowaniu, które mówi, \e aby odtworzyć prawidłowo przebieg o
częstotliwości f, musimy pobierać jego próbki z częstotliwością dwukrotnie większą, czyli 2f.
W przypadku kart dzwiękowych konsekwencja jest następująca. Poniewa\ chcemy
odtwarzać częstotliwości akustyczne, maksymalna częstotliwość, która nas interesuje, wynosi
20 kHz. Stąd częstotliwość próbkowania fp powinna wynosić:
fp = 2 * 20 kHz + niewielki zapas = 40 kHz + 4kHz = 44 kHz
Tę częstotliwość znają posiadacze kart dzwiękowych, gdy\ taka jest właśnie zwykle
ich częstotliwość próbkowania.
Teoria sygnałów pomaga te\ w znalezieniu sposobów syntezy dzwięków. Mówi ona
między innymi, \e dowolny przebieg periodyczny mo\na zsyntezować z przebiegów
sinusoidalnych o częstotliwościach będących całkowitymi wielokrotnościami częstotliwości
przebiegu syntetyzowanego. Sinusoidy te powinny mieć odpowiednio pobrane amplitudy i
przesunięcia fazowe.
Synteza z modulacją częstotliwości (synteza FM)
Synteza ta polega na zastosowaniu jednego lub kilku generatorów o zmiennej częstotliwości,
która dodatkowo mo\e być modulowana (zmieniana) drugim przebiegiem pochodzącym z
drugiego generatora tak\e o zmiennej częstotliwości. Szczególnie interesujące wyniki osiąga
się, gdy częstotliwość modulująca i częstotliwość podstawowa niewiele się ró\ni. Na rysunku
9.4a przedstawiona jest fala sinusoidalna zmodulowana tak\e przebiegiem częstotliwości fali
podstawowej. Na rysunku 9.4b ró\nica tych częstotliwości wynosi 2,3.
Dodatkowym zabiegiem stosowanym przy syntezie dzwięków jest kształtowanie obwiedni
przebiegów, zwanej od angielskich nazw poszczególnych jej fragmentów obwiednią ADSR
(Attac - narost, Decay - spadek, Sustain - trwanie i Release - zanik). Obwiednie takie są
charakterystyczne dla niektórych instrumentów, na przykład gitary. Zabieg ten pozwala na
UTK. Karty dzwiękowe. 3
syntezę znacznie szerszego zestawu klas dzwięków. Kształtowanie obwiedni ADSR dla
sygnału zmodulowanego częstotliwościowo pokazano na rysunku 9.4c.
Synteza FM jest prostą i tanią metodą syntezy dzwięku, jednak\e daje dzwięk, który brzmi
nieco sztucznie.
Rysunek 9.4. Synteza dzwięków metodą FM
Synteza Wave Table
Synteza Wave table u\ywa gotowych kształtów naturalnego dzwięku danego instrumentu. Dla
jej potrzeby przechowywane są próbki dzwięków ró\nych instrumentów, zwane samplami
(ang. sample - próbkować). Próbka taka mo\e być podawana obróbce. Zmieniając jej
częstotliwość, zmieniamy wysokość dzwięku, a zmieniając amplitudę, zmieniamy głośność.
2. Schemat blokowy i zadania karty dzwiękowej
Rysunek 9.5. Schemat blokowy karty dzwiękowej
UTK. Karty dzwiękowe. 4
Karta zawiera dwa przetworniki: analogowo/cyfrowy (ADC) i cyfrowo/analogowy
(DAC) wraz z filtrami dolnoprzepustowymi (FDP). Przetwornik ADC umo\liwia
wprowadzenie poprzez wejście mikrofonowe i wejście audio dzwięków i ich zapis w postaci
cyfrowej, a przetwornik DAC umo\liwia odtwarzanie dzwięków zapisanych cyfrowo. Układy
mikserów pozwalają łączyć dzwięki z kilku zródeł. yródłami wyprowadzanych dzwięków
mogą być pliki lub jeden z bloków syntezy: FM albo Wave Table. Ponadto część kart posiada
tak zwany interfejs MIDI pozwalający na współpracę z instrumentami równie\
wyposa\onymi w ten interfejs. Częstym elementem występującym na kartach dzwiękowych
jest te\ interfejs joysticka.
Współczesne karty są kartami stereo, co oznacza, \e posiadają układy obsługujące dwa
kanały. W bardziej rozbudowanych kartach producenci oferują ró\norodne mo\liwości
rozbudowy uzyskiwanych efektów dzwiękowych (dzwięk 3D).
UTK. Karty dzwiękowe. 5
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
utk1 glosnikiutk1 system plikow extutk1 uslugi siecioweutk1 karty dzwiekoweutk1 aparaty cyfroweutk1 zapis dzwiekuclasssf 1 olorCisco 1classsf 1 rawable20 3SH~153 4SH~1arm biquad ?scade ?1 ?st q31? sourcewięcej podobnych podstron